1污泥直燒系統(tǒng)應(yīng)用簡(jiǎn)介、流程及存在的問題
城市生活污泥是城市生活污水處理過程中產(chǎn)生的廢物，其中大多含有重金屬、病菌、寄生蟲卵等，處置不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染。水泥窯協(xié)同處置城市生活污泥項(xiàng)目是公認(rèn)的最為經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的城市生活污泥處置手段，而水泥窯直燒協(xié)同處置城市生活污泥系統(tǒng)以其投資少、見效快、技術(shù)成熟的特點(diǎn)近年來得到長(zhǎng)足的發(fā)展。據(jù)筆者了解，在兩年時(shí)間內(nèi)國(guó)內(nèi)就有幾十條水泥生產(chǎn)線建成運(yùn)行。
但是，另一方面，濕污泥直燒系統(tǒng)對(duì)窯系統(tǒng)的熱耗增加也是相當(dāng)大的，有的甚至已經(jīng)造成噸熟料熱耗增加5.1 kg標(biāo)煤，見表1。從表1可以看出，由于各生產(chǎn)線狀況各異、處置情況不同，水泥窯直燒濕污泥的熱耗相差巨大。污泥直燒系統(tǒng)的流程見圖1。
2 降低污泥直燒系統(tǒng)熱耗的措施
2.1 控制污泥含水率，減少入窯水分
污泥中水分是造成熟料熱耗增加的最大因素，所以降低入窯水分是首先要采取的措施，根據(jù)入窯水分的組成來看，減水的措施包括如下幾點(diǎn)：
2.1.1 保證污水廠脫水效果，減少污泥帶入水量
城市生活污泥目前大都采用帶式、離心、板框等機(jī)械脫水方式脫水，出廠含水率一般平均在80%左右，但是也會(huì)由于脫水設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性、設(shè)備維修及時(shí)性、控制思路等原因，會(huì)造成不同時(shí)期的污泥出廠含水率有所波動(dòng)。
一般情況下，污水廠為降低自身脫水能耗與設(shè)備維修費(fèi)用，污泥水分控制一般不會(huì)非常穩(wěn)定地達(dá)到含水80%的出廠要求（見圖2和圖3），如果設(shè)備年久失修或出現(xiàn)故障則更容易出現(xiàn)“跑稀”的現(xiàn)象，含水最高波動(dòng)可達(dá)7%（78%~85%）。
所以，為了減少熟料熱耗，需要對(duì)進(jìn)廠污泥水分加以控制，明確提出水分高出某一數(shù)值后會(huì)采取增加收費(fèi)或者現(xiàn)場(chǎng)拒收等手段。
2.1.2 減少地面沖洗水分
污泥通過汽車運(yùn)輸至水泥廠卸車后，由于污泥黏性較強(qiáng)，在卸車的時(shí)候容易產(chǎn)生掛壁同時(shí)也會(huì)造成遺灑，污染地面，一般情況下水泥廠都采取用高壓水管清洗車斗和地面的方式保持衛(wèi)生。清洗后的水分以及少量污泥則是經(jīng)過集水坑收集后由渣漿泵輸送至污泥倉，然后通過污泥輸送系統(tǒng)進(jìn)入水泥窯焚燒。
從NN公司現(xiàn)場(chǎng)來看，崗位人員對(duì)地面衛(wèi)生的要求比較高，基本做到了每車必沖車廂和地面的習(xí)慣，由于沒有沖洗水循環(huán)系統(tǒng)和外排設(shè)施，所有沖洗水均進(jìn)入水泥窯。按照每車0.2 m3沖洗水計(jì)算，每天約有4 m3的水進(jìn)入污泥系統(tǒng)，平均0.14 m3/h的水進(jìn)窯，造成了水泥窯熱耗增加。
為了減少該項(xiàng)熱耗，該公司采用了新的清理方式：1）污泥車廂清掃采用高壓水槍進(jìn)行清理，減少每車用水量；2）增加地面沖洗水沉淀和循環(huán)使用系統(tǒng)，上層清水回用，多余的進(jìn)入排水系統(tǒng)，下層沉泥則定期清挖后入倉；3）清理地面遺灑污泥時(shí)首先采用笤帚、鐵鍬等方式清理，減少用水量。
表2是采用新的管理制度前后用水量的對(duì)比，相比之前每噸污泥節(jié)省了5.28 kg的清洗水。
2.1.3 充分發(fā)揮污泥脫硝的效果，減少氨水使用量
城市生活污泥中含有少量的NH3、HCN、CHi等還原成分，在水泥窯協(xié)同焚燒時(shí)能將煙氣中的氮氧化物（NOx）還原成氮?dú)猓∟2），進(jìn)而可以減少脫硝氨水的使用量，而且污泥的噴入量越多，代替氨水的量則越多（見圖4）[1]。
提高污泥處置量減少氨水使用量的辦法包括：1）采用污泥霧化噴槍，將污泥充分分散后入窯，提高污泥焚燒速度，減少對(duì)窯系統(tǒng)的影響，進(jìn)而提高處置量；2）根據(jù)分解爐特點(diǎn)選擇合理污泥噴入點(diǎn)，使污泥中還原成分物質(zhì)在最佳反應(yīng)溫度區(qū)間進(jìn)行反應(yīng)。
經(jīng)HZ公司經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)來看，采用污泥霧化噴槍后污泥處置量達(dá)到0.04 kg/t熟料水平的時(shí)候，氨水減少量可達(dá)30%，折合每小時(shí)不少于240 kg的氨水量，效果明顯。
2.1.4 減少注膜潤(rùn)滑的用水量
通過注膜潤(rùn)滑系統(tǒng)在污泥柱塞流與管壁之間增加水膜是降低污泥輸送阻力的有效措施，目前NN公司采用的注膜泵每小時(shí)最大可實(shí)現(xiàn)2×80 L的出水量，每天最大用水量可達(dá)4 m3，也會(huì)造成較大的水分蒸發(fā)熱耗。所以，如果系統(tǒng)壓力不高（例如不超過5 MPa）則盡可能不要使用注膜潤(rùn)滑，或者使用有熱值的廢液，比如廢油、廢乳化液等代替水作為潤(rùn)滑液使用，同樣可以有效減少入窯水量。
2.2 減少污泥對(duì)窯系統(tǒng)的影響，減少系統(tǒng)風(fēng)量
NN公司在污泥焚燒初期（2017年6月下旬~8月下旬）污泥系統(tǒng)運(yùn)行不十分穩(wěn)定，窯系統(tǒng)波動(dòng)較大，在運(yùn)行初期系統(tǒng)拉風(fēng)較大，相對(duì)于污泥投加前高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高了34 r/min，風(fēng)量增加很多，乃至于C1出口溫度提高了19 ℃，這是造成系統(tǒng)熱耗增加的主要原因之一。
穩(wěn)定窯況、降低系統(tǒng)拉風(fēng)是一個(gè)相輔相成的系統(tǒng)工程，我們總結(jié)提高污泥處置效果、穩(wěn)定窯況、降低系統(tǒng)風(fēng)量方面的措施包括以下幾點(diǎn)：
2.2.1 合理選擇噴入位置、確保霧化效果，提高污泥在分解爐內(nèi)的焚燒速度
采用污泥霧化噴槍可以有效減少污泥直接進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯的工藝現(xiàn)象，之前NN公司污泥焚燒表現(xiàn)出對(duì)窯系統(tǒng)有巨大影響，最主要的原因就是前期污泥霧化噴槍壓縮空氣管道發(fā)生堵塞造成污泥沒有霧化而直接進(jìn)入分解爐，沒有霧化的污泥在分解爐內(nèi)沒有完全燃燒直接經(jīng)過煙室進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，造成窯的工況巨大波動(dòng)，影響系統(tǒng)產(chǎn)質(zhì)量，進(jìn)一步影響系統(tǒng)熱耗。操作上為了維持窯系統(tǒng)穩(wěn)定被迫采取增加系統(tǒng)風(fēng)量、提高入窯物料溫度等一些常規(guī)措施應(yīng)對(duì)，從而導(dǎo)致煤耗大幅度增加。
2017年8月份通過對(duì)噴槍的壓縮空氣管道徹底清理后，霧化效果變好，污泥在分解爐內(nèi)的焚燒速度加快，污泥直接進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯的情況大大減少，進(jìn)而對(duì)窯況的影響變小，系統(tǒng)高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸降低至870 r/min以下，C1出口溫度也明顯降低。
2.2.2 做好系統(tǒng)維護(hù)，確保污泥輸送量穩(wěn)定
污泥系統(tǒng)的輸送穩(wěn)定對(duì)于水泥窯的運(yùn)行穩(wěn)定也有著比較大的影響。影響污泥輸送穩(wěn)定的因素包括：
1）污泥中雜物多，造成輸送系統(tǒng)堵塞故障
大部分城市污水廠的污泥脫水車間并沒有專門的儲(chǔ)存設(shè)施，脫水后的污泥被直接堆放在未硬化的地面上，運(yùn)輸時(shí)直接用裝載機(jī)裝車，這樣就難免會(huì)將泥土和石塊等雜物同時(shí)裝車，當(dāng)石塊或雜物的尺寸過大時(shí)會(huì)造成污泥入窯輸送系統(tǒng)的堵塞。管路一旦堵塞，處理極為困難，一般都會(huì)造成較長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)，造成較大的系統(tǒng)波動(dòng)。
2）輸送系統(tǒng)維護(hù)不到位，故障率提高
污泥輸送系統(tǒng)采用的是液壓驅(qū)動(dòng)S擺管柱塞泵，其中活塞密封、眼鏡板、S擺管球面軸承等都是需要定期進(jìn)行維護(hù)和調(diào)整的，尤其是輸送壓力較高、污泥中有較多雜物和砂石之類的異物時(shí)維護(hù)和調(diào)整不到位就很容易造成活塞泵的性能下降，乃至于無法實(shí)現(xiàn)輸送的情況。所以，定期進(jìn)行維護(hù)和調(diào)整是非常有必要的。
3）停機(jī)時(shí)關(guān)鍵部位清理不到位，造成管道堵塞
水泥窯會(huì)出現(xiàn)事故臨停或檢修停機(jī)的情況，停機(jī)時(shí)污泥輸送系統(tǒng)就要同時(shí)停機(jī)，由于水泥窯停機(jī)時(shí)窯內(nèi)溫度很高，在停機(jī)冷卻的過程中入泥接口部分如果仍然有部分污泥存在，在高溫輻射熱的作用下很有可能在管口燒結(jié)，在下次開機(jī)的時(shí)候形成嚴(yán)重堵塞，造成嚴(yán)重事故。所以在每次停機(jī)的時(shí)候都需要對(duì)污泥入窯口進(jìn)行清理，避免類似事故的發(fā)生。
有時(shí)候污泥運(yùn)輸不及時(shí)造成污泥短缺臨時(shí)停機(jī)也會(huì)造成上述事故的發(fā)生。
2.2.3 適當(dāng)控制污泥噴入量，合理分配處置產(chǎn)能
通過污泥處置量與熟料標(biāo)煤耗之間的相關(guān)性來看，對(duì)于處理含水率80%以上的污泥，其單位熟料的污泥處置量越高則熟料實(shí)際煤耗就會(huì)越高，也就是說在窯系統(tǒng)產(chǎn)量相對(duì)穩(wěn)定的條件下，污泥處置量越多用煤越多。所以，對(duì)于NN公司、HZ公司這種有兩條以上水泥窯的廠家來說，各個(gè)生產(chǎn)線均衡處置也是降低熟料熱耗的一個(gè)辦法。
